KR20170040257A

KR20170040257A - 분배 시스템을 위한 원격 대량 급송 시스템 및 분배 시스템에 점성 물질을 공급하는 방법

Info

Publication number: KR20170040257A
Application number: KR1020177004052A
Authority: KR
Inventors: 토마스 씨. 프렌티스; 팻시 에이. 마테로; 토마스 이. 로빈슨; 데니스 지. 도일
Original assignee: 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2017-04-12
Also published as: EP3177409A1; CN107073505A; WO2016022242A1; TW201605546A; US20160038957A1; JP2017523914A

Abstract

분배기가, 프레임, 기판 지지 조립체 그리고, x-축, y-축 및 z-축 방향으로 분배 펌프를 이동시키기 위한, 갠트리 시스템을 포함한다. 분배 펌프는, 국부적 공급 저장탱크, 분배 노즐 및, 국부적 공급 저장탱크와 분배 노즐 사이의 유체 소통을 제공하기 위한, 제1 라인을 포함한다. 분배기는, 분배 펌프의 국부적 공급 저장탱크에 결합되는 원격 대량 급송 시스템을 더 포함한다. 대량 급송 시스템은, 점성 물질을 수용하도록 구성되는 제1 원격 공급 용기, 원격 대량 급송 시스템과 국부적 공급 저장탱크 사이의 유체 소통을 제공하기 위한 제2 라인, 및 제2 라인 내에 배치되며 그리고 원격 공급 용기로 점성 물질을 운반하도록 그리고 원격 공급 용기로부터의 점성 물질을 차단하도록 작동할 수 있는, 제1 밸브를 포함한다.

Description

분배 시스템을 위한 원격 대량 급송 시스템 및 분배 시스템에 점성 물질을 공급하는 방법{REMOTE BULK FEED SYSTEM FOR A DISPENSING SYSTEM AND METHOD OF SUPPLYING VISCOUS MATERIAL TO A DISPENSING SYSTEM}

본 발명은 개괄적으로, 인쇄 회로 보드와 같은 기판 상에, 땜납 페이스트와 같은 점성 물질을 분배하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 분배 시스템을 위한 원격 대량 급송 시스템에 관한 것이다.

다양한 적용을 위해 계량된 양의 액체 또는 페이스트를 분배하기 위해 사용되는, 여러 유형의 종래기술의 분배 시스템들이 존재한다. 하나의 그러한 적용이, 회로 보드 기판들 상으로의 집적 회로 칩들 및 다른 전자 부품들의 조립이다. 이러한 적용에서, 자동화된 분배 시스템들이, 회로 보드 기판들 상으로 액체 에폭시 또는 땜납 페이스트의 점들을 분배하기 위해 사용된다. 액체 에폭시 및 땜납 페이스트는, 부품들을 회로 보드 기판에 기계적으로 그리고 전기적으로 연결하기 위해 사용된다. 그러한 분배 시스템들에서, 정렬 비젼 시스템이, 기판의 특정 특징부에 대해 분배 작업들을 정렬할 목적으로, 기판 상의 특정 특징부의 위치를 확인하기 위해 사용되는 것이, 전형적이다. 예시적인 분배 시스템들이, 메사추세츠주 프랭클린의 Speedline Technologies, Inc. 에 의해 제조되고 유통된다.

전형적인 분배 시스템이, 기판 상에 분배될 물질을 수용하는 카트리지를 사용한다. 카트리지는 전형적으로, 30 입방센티미터(30cc)의 물질을 유지할 수 있는 것과 같이, 비교적 작다. 더 작은 카트리지들을 사용하는 것의 하나의 이점은, 정밀한 압력 제어가 더욱 일관적인 분배 결과를 생성하기 위해 달성될 수 있다는 것이다. 분배 영역 내의 분배 갠트리 상에 보유되지 않는 원격 대량 급송 시스템이 공지되며, 그리고 사용 도중에 운동을 경험하는 긴 유체 경로로 인해 비교적 불안정한 압력 제어를 겪는다. 압력 제어를 안정화시키는 것은, 그러한 원격 대량 급송 시스템과 직면한 도전이다.

본 개시의 일 양태가, 기판 상에 점성 물질을 분배하기 위한 분배기에 관련된다. 일 실시예에서, 분배기는, 프레임, 프레임에 결합되며 그리고 기판 상에 물질을 분배하기 위해 분배 위치에서 기판을 지지하도록 구성되는 기판 지지 조립체, 및 프레임에 결합되는 갠트리 시스템을 포함한다. 갠트리 시스템은, x-축, y-축 및 z-축 방향으로 분배 펌프를 이동시키도록 구성된다. 분배기는, 갠트리 시스템에 결합되는 분배 펌프를 더 포함한다. 분배 펌프는, 국부적 공급 저장탱크, 분배 노즐 및, 국부적 공급 저장탱크와 분배 노즐 사이의 유체 소통을 제공하기 위한, 제1 라인을 포함한다. 분배기는, 분배 펌프의 국부적 공급 저장탱크에 결합되는 원격 대량 급송 시스템을 더 포함한다. 대량 급송 시스템은, 점성 물질을 수용하도록 구성되는 제1 원격 공급 용기, 원격 대량 급송 시스템과 국부적 공급 저장탱크 사이의 유체 소통을 제공하기 위한 제2 라인, 및 제2 라인 내에 배치되며 그리고 원격 공급 용기로 점성 물질을 운반하도록 그리고 원격 공급 용기로부터의 점성 물질을 차단하도록 작동할 수 있는, 제1 밸브를 포함한다.

분배기의 대량 급송 시스템의 실시예들은, 제1 라인 내에 배치되며 그리고 분배 노즐로 점성 물질을 운반하도록 그리고 분배 노즐로부터의 점성 물질을 차단하도록 작동할 수 있는, 제2 밸브를 더 포함할 수 있을 것이다. 대량 급송 시스템은, 제2 원격 공급 용기, 제2 원격 공급 용기와 제2 라인 사이의 유체 소통을 제공하기 위한 제3 라인, 및 제3 라인 내에 배치되며 그리고 제2 라인으로 점성 물질을 운반하도록 그리고 제2 라인으로부터의 점성 물질을 차단하도록 작동할 수 있는, 제3 밸브를 더 포함할 수 있을 것이다. 대량 급송 시스템은, 원격 공급 용기와 제1 밸브 사이에서 제2 라인과 교차하는 제4 라인 내에 배치되는 제4 밸브를 더 포함할 수 있으며, 제4 밸브는 공기를 배기하도록 구성된다. 대량 급송 시스템은, 제1 밸브와 국부적 공급 저장탱크 사이의 제2 라인 내에 배치되는 거품 센서를 더 포함할 수 있을 것이다. 거품 센서는, 필터와 연관될 수 있을 것이다. 대량 급송 시스템은, 사전 결정된 양 아래의 원격 공급 용기 내부에서의 점성 물질의 레벨을 검출하기 위한 저 레벨 센서를 더 포함할 수 있을 것이다. 분배 펌프의 국부적 공급 저장탱크는, 저 레벨 센서 및 고 레벨 센서를 포함할 수 있을 것이다. 분배 펌프는, 제2 국부적 공급 저장탱크 및, 제2 국부적 공급 저장탱크와 분배 노즐 사이의 유체 소통을 제공하기 위한, 제3 라인을 더 포함할 수 있을 것이다.

본 개시의 다른 양태가, 분배기로 기판 상에 점성 물질을 분배하는 방법에 관련된다. 일 실시예에서, 방법은, 분배기의 분배 헤드의 분배 노즐로부터 점성 물질을 선택적으로 분배하는 것; 및 원격 대량 급송 시스템으로부터 점성 물질을 수용하도록 구성되는 분배 헤드의 국부적 공급 저장탱크로의 점성 물질의 유동을 제어하는 것을 포함한다. 대량 급송 시스템은, 점성 물질을 수용하도록 구성되는 원격 공급 용기 및 대량 급송 시스템과 국부적 공급 저장탱크 사이의 유체 소통을 제공하기 위한 라인을 포함한다.

방법의 실시예들은, 거품 센서로 제1 밸브 이후의 라인 내의 기체 거품들을 감지하는 것을 더 포함할 수 있을 것이다. 방법은, 기체 거품들이 거품 센서에 의해 라인 내에서 감지될 때, 라인을 배기시키는 것을 더 포함할 수 있을 것이다. 방법은, 원격 공급 용기에 결합되는 저 레벨 센서로 사전 결정된 양 아래의 대량 급송 시스템 내의 원격 공급 용기 내에서의 점성 물질의 레벨을 감지하는 것을 더 포함할 수 있을 것이다. 방법은, 국부적 공급 저장탱크에 결합되는 저 레벨 센서로 사전 결정된 양 아래의 국부적 공급 저장탱크 내에서의 점성 물질의 레벨을 감지하는 것을 더 포함할 수 있을 것이다. 방법은, 국부적 공급 저장탱크에 결합되는 고 레벨 센서로 사전 결정된 양 위의 국부적 공급 저장탱크 내에서의 점성 물질의 레벨을 감지하는 것을 더 포함할 수 있을 것이다. 방법은, 대량 급송 시스템의 원격 공급 용기 내부의 점성 물질을 가압하는 것을 더 포함할 수 있을 것이다. 점성 물질의 유동을 제어하는 것은, 대량 급송 시스템으로부터 분배 헤드의 국부적 공급 저장탱크로의 점성 물질의 유동이, 분배 헤드가 사용되지 않을 때, 달성되는 가운데, 국부적 공급 저장탱크로 점성 물질을 운반하도록 그리고 국부적 공급 저장탱크로부터의 점성 물질을 차단하도록, 라인 내의 제1 밸브를 작동시키는 것을 포함할 수 있을 것이다. 원격 대량 급송 시스템은, 제2 원격 공급 용기를 더 포함할 수 있을 것이다. 방법은, 제2 원격 공급 용기와 국부적 공급 저장탱크 사이에 배치되는 제2 밸브로, 제2 원격 공급 용기로부터 국부적 공급 저장탱크로의 점성 물질의 유동을 제어하는 것을 더 포함할 수 있을 것이다. 제1 밸브 및 제2 밸브는, 핀치 밸브(pinch valve)들일 수 있을 것이다. 방법은, 제1 원격 공급 용기를 제2 원격 공급 용기로 전환한 이후에 제2 라인을 자동으로 배기시키는 것을 더 포함할 수 있을 것이다.

본 개시의 더 양호한 이해를 위해, 참조로 본 명세서에 통합되는 도면들을 참조하게 된다:
도 1은 본 개시의 실시예의 분배기의 개략도이고;
도 2는 도 1에 도시된 분배기의 정면측 사시도이며;
도 3은 분배기의 측면측 사시도이고;
도 4는 본 개시의 실시예의 원격 대량 급송 시스템의 확대된 정면측 사시도이며;
도 5는 제거된 패키징을 갖는 원격 대량 급송 시스템의 다른 확대된 정면측 사시도이고;
도 6은 분배기의 분배 헤드의 개략도이며;
도 7은 분배기의 분배 헤드 및 원격 대량 급송 시스템의 개략도이고;
도 8은 다른 실시예의 원격 대량 급송 시스템 및 분배 헤드의 개략도이며;
도 9는 다른 실시예의 원격 대량 급송 시스템 및 분배 헤드의 개략도이며; 그리고
도 10은 다른 실시예의 원격 대량 급송 시스템 및 분배 헤드의 개략도이다.

단지 예시의 목적으로, 그리고 보편성을 제한하지 않기 위해, 본 개시는 지금부터, 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 본 개시는, 뒤따르는 설명에 기술되거나 도면에 도시되는, 구성에 대한 세부 사항 및 구성요소들의 배열로 자체의 적용이 제한되지 않는다. 본 개시는, 다른 실시예들을 가능하게 하며 그리고 다양한 방식으로 실행되거나 수행될 수 있다. 또한, 여기에서 사용되는 어법 및 전문용어는 설명의 목적을 위한 것이며 그리고 제한하는 것으로서 간주되어서는 안 된다. "구비하는", "포함하는", "갖는", "수용하는", "수반하는" 및 여기에서의 이들의 변화형들의 사용은, 그 후에 열거되는 품목들 및 그들의 균등물 뿐만 아니라 부가적인 품목들을 포괄하도록 의미하게 된다.

도 1은, 본 개시의 일 실시예에 따른, 일반적으로 참조 부호 '10'으로 지시되는, 분배기를 개략적으로 도시한다. 도 2는 동일한 분배기(10)의 물리적 실시예를 도시한다. 분배기(10)는, 인쇄 회로 보드, 반도체 웨이퍼, 또는 다른 전자 기판과 같은, 전자 기판(12) 상에, 점성 물질[예를 들어, 접착제, 봉지제(encapsulent), 에폭시, 땜납 페이스트, 하부 충전 물질(underfill material), 등] 또는 반-점성 물질(예를 들어, 납땜 용제, 등)을 분배하기 위해 사용된다. 다른 실시예에서, 분배기(10)는, 전도성 잉크 또는 이와 유사한 것과 같은, 저-점성 물질들을 분배하기 위해 사용될 수 있다. 분배기(10)는 대안적으로, 자동차 가스켓 물질을 적용하기 위한 또는 특정 의료적 적용들에서와 같은, 다른 적용들에서 사용될 수 있을 것이다. 여기에서 사용되는 바와 같은, 점성 물질, 반-점성 물질, 또는 저-점성 물질에 대한 기준은, 실험적이며 그리고 비제한적인 것으로 의도된다는 것을 이해해야 한다. 분배기(10)는, 개별적으로, 일반적으로 참조 부호 '14' 및 '16'으로 지시되는, 제1 및 제2 분배 펌프들 또는 헤드들, 그리고 분배기의 작동을 제어하기 위한 컨트롤러(18)를 포함한다. 비록 2개의 분배 펌프가 도시되지만, 하나 이상의 분배 펌프가 제공될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

분배기(10)는 또한, 기판(12)을 지지하기 위한 베이스 또는 지지대(22)를 구비하는 프레임(20), 분배 펌프들(14, 16)을 지지하고 이동시키기 위해 프레임(20)에 이동 가능하게 결합되는 분배 펌프 갠트리(24), 및 예를 들어, 조정 절차(calibration procedure)의 부분으로서, 점성 물질의 분배된 양을 칭량하며 그리고 컨트롤러(18)에 중량 데이터를 제공하기 위한, 중량 측정 디바이스 또는 저울(26)을 포함한다. 컨베이어 또는 운송 시스템(34) 또는, 워킹 빔(walking beam)과 같은 다른 전달 메커니즘이, 분배기로의 로딩 및 분배기로부터의 언로딩을 제어하기 위해, 분배기(10) 내에서 사용될 수 있을 것이다. 갠트리(24)는, 기판 위의 사전 결정된 장소들에 분배 펌프들(14, 16)을 위치시키기 위해 컨트롤러(18)의 제어 하에서 모터들을 사용하여 이동하게 될 수 있다. 분배기(10)는, 작업자에게 다양한 정보를 디스플레이하기 위한, 컨트롤러(18)에 연결되는 디스플레이 유닛(28)을 포함할 수 있을 것이다. 분배 펌프들을 제어하기 위한 선택적 제2 컨트롤러가 존재할 수 있을 것이다.

분배 작업을 실행하기 이전에, 상기한 바와 같이, 기판, 예를 들어 인쇄 회로 보드는, 분배 시스템의 분배기와 정렬되거나 또는 달리 정합 상태에 놓여야만 한다. 분배기는 비젼 시스템(30)을 더 포함하며, 비젼 시스템은, 비젼 시스템을 지지하고 이동시키기 위해 프레임(20)에 이동 가능하게 결합되는, 비젼 시스템 갠트리(32)에 결합된다. 비록 분배 펌프 갠트리(24)와 별개로 도시되지만, 비젼 시스템 갠트리(32)는, 분배 펌프들(14, 16)과 같은 동일한 갠트리 시스템을 활용할 수 있을 것이다. 설명된 바와 같이, 비젼 시스템(30)은, 기판 상의, 기준점들 또는 다른 특징부들 및 부품들로 공지되는, 표적의 위치를 판정하기 위해 사용된다. 일단 위치를 확인하면, 컨트롤러는, 전자 기판 상에 물질을 분배하기 위해 분배 펌프들(14, 16) 중 하나 또는 양자 모두의 움직임을 조종하도록 프로그램될 수 있다.

본 개시의 시스템들 및 방법들은, 분배 펌프들(14, 16)의 작동에 관련된다. 여기에 제공되는 시스템들 및 방법들에 대한 설명은, 분배기(10)의 지지대(22) 상에 지지되는, 예시적 전자 기판들(예를 들어, 인쇄 회로 보드들)을 참조한다. 일 실시예에서, 분배 작동은, 물질 분배기들을 제어하도록 구성되는 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있는, 컨트롤러(18)에 의해 제어된다. 다른 실시예에서, 컨트롤러(18)는 작업자에 의해 조종될 수 있을 것이다. 상기한 바와 같이, 분배기(10)는, 분배기 내로 또는 밖으로 기판들을 나르기 위해 제공되는, 운송 시스템(34)을 포함한다.

일 실시예에서, 분배기는 원격 대량 급송 시스템을 더 포함하며, 원격 대량 급송 시스템은, 원격 대량 급송 시스템으로 분배기 내부에 점성 물질을 보충할 때, 분배기의 분배 펌프 또는 펌프들에서 안정적인 물질 압력을 생성하도록 구성된다. 종래의 원격 대량 급송 시스템들을 갖는 경우, 물질이, 분배 펌프의 카트리지에서 사용 지점에 도달하기 위해 긴 튜브를 통해 밀리게 된다. 긴 경로 및 튜브가 사용 도중에 움직임을 경험한다는 사실의 결과로서, 분배 펌프에서의 물질 압력은 덜 안정적이다. 본 개시의 실시예에서, 핀치 밸브들과 같은, 밸브들이, 물질 유동을 제어하기 위해 그리고 펌프에서의 압력을 실제로 제어하는 압력 시스템을 제어하기 위해, 사용된다. 밸브들은, 저장탱크로부터 펌프로의 물질의 공급을 차단하기 위해 여러 장소에 제공된다. 밸브들은 또한, 저장탱크로의 물질의 공급을 차단한다. 원격 대량 급송 시스템은, 점성 물질을 보충하기 위한 프로세스의 일상적 개입을 방지하지만, 소형 카트리지 물질 급송 시스템과 일반적으로 연관되는 엄격한 압력 제어의 이익들을 수확한다. 소형 국부적 카트리지 물질 급송 시스템이, 더욱 일관적인 분배 결과들을 생성하는, 분배 펌프에서의 매우 엄격한 압력 제어를 가능하게 한다. 일 실시예에서, 국부적 공급 카트리지는, 대략 30 cc의 물질을 보유한다. 공급 카트리지는, 1회적 사용을 위해 큰 의미를 가지며, 그리고 대략 8시간의 생산 이행을 지속한다. 분배 펌프가 분배하고 있을 때, 압력은, 엄격하게 제어된 압력 조정기를 통해, 물질의 국부적 공급 카트리지 위로 생성될 것이다. 분배 펌프가 사용되지 않을 때, 밸브는 국부적 공급 카트리지로부터 분배 펌프로의 경로를 차단할 것이며, 그리고 공급 카트리지는, 원격 급송 시스템과 국부적 공급 카트리지 사이의 밸브들을 개방함에 의해, 원격 대량 급송 시스템으로부터 재충전될 것이다.

원격 대량 급송 시스템의 부가적인 특징부들이, 점성 물질 내에서의 공기 거품들의 방지를 다루며, 뿐만 아니라 물질의 완전한 사용을 허용한다. 구체적으로, 공급 카트리지 소모된 것으로 지시될 때, 공급 카트리지는, 센서가 절대 제로의 양으로 설정될 수 없기 때문에, 카트리지의 바닥에 남은 약간의 잔류 점성 물질이 항상 존재함에 따라, 완전히 소모되지 않는다. 따라서, 센서 반응 위치(sensor trigger position) 아래에 미지의 양의 점성 물질이 항상 존재한다. 점성 물질은 고가이기 때문에, 이러한 물질을 자동으로 또는 수동으로 활용하는 것이 바람직하다. 접근법은, 수동 버튼에 의해 또는 자동화된 프로세스에 의해 제어될 것이다. 원격 대량 급송 시스템의 밸브들은, 공급 용기와 공급 카트리지 사이의 경로를 개방하고 폐쇄한다. 이는, 대부분 소모된 공급 카트리지로부터 새로운 공급 카트리지 내로 잔류 물질을 밀어서, 잔류 물질이 폐기되지 않도록 할 것이다.

새로운 공급 카트리지가 도입될 때, 새로운 공급 카트리지가 부속품 내에 나사결합되는 곳에 도입되는 공극(air void)이 존재한다. 공극이 분배 펌프로 이동하도록 허용되면, 이때, 정밀한 양의 물질이 분배되지 못할 수 있기 때문에, 결함 제품이 생산될 수 있다. 본 개시의 실시예들의 원격 대량 급송 시스템은, 단지 최소의 양의 점성 물질만이 폐기되는 가운데, 공기 거품을 자동으로 또는 수동으로 제거한다. 공기 거품(들)의 배기는, 수동 버튼에 의해 또는 자동화된 프로세스에 의해 제어될 수 있다. 밸브들이, 펌프로의 경로를 차단하기 위해 그리고 배기 용기로의 경로를 개방하기 위해 사용된다. 이는, 분배 펌프로의 경로를 개방하기 이전에, 단지 최소의 양의 점성 물질이 배출되는 것을 허용할 것이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 분배기(10)는, 분배기의 프레임(20)의 일 측면(42) 상에 장착되는, 일반적으로 참조 부호 '40'으로 지시되는, 원격 대량 급송 시스템을 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 원격 대량 급송 시스템(40)은, 원격 대량 급송 시스템의 구성요소들을 지지하도록 구성되는, 하우징(44)을 포함한다. 하우징(44)은, 운송 시스템(34)에 인접한 분배기의 프레임(20)의 측면(42) 상에 장착되며, 그리고 챔버(46)를 포함하고, 챔버는, 챔버 내에 공급되는 대량 공급 재료를 지지한다. 일 실시예에서, 하우징(44)은, 하우징(44)의 챔버(46) 내로의 접근을 허용하기 위한, 제거 가능한 패널 또는 도어(48)를 포함한다. 하우징(44)은, 제거 가능한 패널 또는 도어(48) 위의 하우징의 전방 표면 상에 제공되는 제어 패널(50)을 더 포함한다. 제어 패널(50)은, 원격 대량 급송 시스템(40)을 위한, 작동 제어 및 상태 정보를 제공한다.

도4 및 도 5를 참조하면, 일 실시예에서, 하우징(44)의 챔버(46)는, 각각 일반적으로 참조 부호 '54'으로 지시되는, 2개의 비교적 큰 공급 용기를 지지하도록 크기 결정되고 구성된다. 도시된 바와 같이, 각각의 공급 용기(54)는, 원통형 플러그(60)에 의해 폐쇄되는 개방된 상부(58) 및, 배출구(64)를 구비하는, 실질적으로 폐쇄된 하부(62)를 구비하는, 원통형 몸체(56)를 포함한다. 상측 브라켓 조립체(66)가, 공급 용기들(54)의 상측 단부들(58)을 고정하기 위해 제공되며, 상보적 하측 브라켓 조립체(68)가, 공급 용기들의 하측 단부들(62)을 고정하기 위해 제공된다. 상측 브라켓 조립체(66)는, 원격 기체 공급원으로부터 원통형 플러그들(60)을 통해 공급 용기들(54) 내로 가압 기체를 도입하기 위한, 각각 참조 부호 '70'으로 지시되는, 2개의 기체 유입구를 포함한다. 가압 기체(공기 또는 질소)는, 그들의 개별적인 배출구(64)를 통해 공급 용기들(54) 밖으로 점성 물질을 압박하기 위해 사용된다. 이하에 더욱 상세하게 설명될 것으로서, 공급 용기들(54)은, 하나의 분배 헤드가 제공될 때, 분배 헤드(14 또는16)의 공급 카트리지와 유체 소통 상태에 놓이거나 또는, 2개의 분배 헤드를 구비하는 분배기들에 대해, 분배 헤드들(14, 16)의 개별적인 공급 카트리지와 유체 소통 상태에 놓인다. 일 실시예에서, 각각의 공급 용기들(54)은, 1000 cc의 물질을 보유할 수 있지만; 공급 카트리지들은 임의의 양의 물질을 보유하도록 설계될 수 있을 것이다.

특히, 도 6을 참조하면, 분배 헤드, 예를 들어, 분배 헤드(14)는, 하우징(72) 및 하우징의 하단부에 제공되는 분배 노즐(74)을 포함한다. 일 실시예에서, 분배 헤드(14)의 하우징(72)은, 노즐 밖으로 그리고 기판 상으로 물질을 압박하기 위한, 나선형 홈을 구비하는 회전식 오거(rotating auger)를 지지한다. 하나의 그러한 시스템이, 메사추세츠주 프랭클린의 Speedline Technologies, Inc. 에 의해 소유된, "LIQUID DISPENSING SYSTEM WITH SEALING AUGERING SCREW AND METHOD FOR DISPENSING"으로 명칭이 부여된, 미국 특허 제5,819,983에 개시된다. 오거-형 분배기를 사용하는 전형적인 작동에서, 분배 헤드는, 기판 상에 물질의 점 또는 선을 분배하기 이전에 기판의 표면을 향해 하강하게 되며 그리고 물질의 점 또는 선을 분배한 이후에 상승하게 된다. 이러한 유형의 분배기를 사용하여, 작고 정밀한 양의 물질이 높은 정밀도로 놓일 수 있을 것이다. 전형적으로 z-축 운동으로서 공지되는, 기판에 대해 수직인 방향으로 분배 유닛을 하강시키고 상승시키기 위해 요구되는 시간은, 분배 작동을 실행하기 위해 요구되는 시간에 기여할 수 있다. 구체적으로, 오거-형 분배기들의 경우, 물질의 점 또는 선을 분배하기 이전에, 분배 유닛은, 물질이 기판과 접촉하거나 또는 기판을 적시도록, 하강하게 된다.

기판을 향해 점성 물질의 점들을 출사하기 위해 "분사(jetting)"를 사용하는 것이, 자동화된 분배기의 분야에서, 또한 공지된다. 그러한 분사 시스템을 통합하는 다른 실시예에서, 분배 헤드(14)의 하우징(72)은, 물질을 기판과 접촉하기 이전에 노즐로부터 분리시킬 수 있도록 하기 위해 충분한 관성을 갖도록, 분배 노즐(74)로부터 극미의 별개의 양의 점성 물질을 분출 또는 출사하기 위한 "분사체(jetter)"를 지지한다. 이상에 논의된 바와 같이, 오거-형 적용 또는 다른 종래의 비-분사형 시스템들의 경우, 노즐로부터 점을 방출하기 이전에 물질의 점으로 기판을 젖게 할 필요가 있다. 분사를 동반하는 경우, 점들은, 별개의 점들의 패턴으로서 젖음 없이 기판 상에 놓일 수 있으며, 또는 대안적으로 점들은, 그들이 대략 연속적인 패턴으로 합체하도록 야기하기 위해, 서로 충분히 가깝게 놓일 수 있을 것이다.

다른 유형의 분배 헤드들(14)이 추가로 예기된다. 예를 들어, 잉크젯 분배 헤드 또는 시스템이 사용될 수 있을 것이다. 본 개시의 원격 대량 급송 시스템이 임의의 유형의 분배 헤드 상에 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

분배 헤드(14)는, 분배 헤드의 하우징(72)으로 점성 물질을 공급하기 위한 공급 카트리지(76)를 더 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 공급 카트리지(76)는, 라인 또는 튜브(78)에 의해 분배 헤드(14)의 분배 노즐(74)과 유체 소통 상태에 놓인다. 밸브(80)가, 분배 헤드(14)의 분배 노즐(74)로의 점성 물질의 급송을 제어하기 위해, 라인(78) 내에 배치된다. 일 실시예에서, 밸브(80)는, 라인을 선택적으로 개방하고 폐쇄하기 위한 밀봉을 생성하도록 함께 라인(78)의 벽을 압박하는, 핀치 밸브이다. 핀치 밸브들은, 비교적 점성의 물질들을 수반하는 용도들을 위해 특히 적합하게 된다. 도시된 바와 같이, 공급 카트리지(76)는, 사전 결정된 양 아래의 공급 카트리지 내부에서의 점성 물질의 레벨을 검출하기 위한 저 레벨 센서(82)를 포함한다. 공급 카트리지(76)는, 사전 결정된 양 위의 공급 카트리지 내부에서의 점성 물질의 레벨을 검출하기 위한 고 레벨 센서(84)를 또한 포함한다. 특정 실시예에서, 공급 카트리지(76)는, 라인(88)에 의해 가압 기체의 공급원(86)과 유체 소통 상태에 놓인다. 가압 기체(공기 또는 질소)가, 라인(88)과 소통하는, 공급 카트리지의 배출구(90)를 통해 공급 카트리지(76) 밖으로 점성 물질을 압박하기 위한 가압 기체의 공급원(86)으로서, 사용된다. 일 실시예에서, 저 레벨 센서(82) 및 고 레벨 센서(84)는, 공급 카트리지(76) 내부의 점성 물질의 레벨을 제어하기 위해, 컨트롤러(18)로의 신호들을 생성한다.

점성 물질은, 공급 카트리지와 원격 대량 급송 시스템 사이에서 유체 소통 상태에 놓이는 라인(92)에 의해, 원격 대량 급송 시스템(40)에 의해 공급 카트리지(76)로 공급된다. 이러한 배열은, 공급 카트리지(76)의 저 레벨 센서(82)가 반응을 개시하게 될 때, 컨트롤러(18)가, 공급 카트리지로 점성 물질을 운반하도록 원격 대량 급송 시스템(40)을 제어하도록 한다. 점성 물질의 운반은, 공급 카트리지(76)의 고 레벨 센서(84)가 반응을 개시하여, 컨트롤러(18)가 원격 대량 급송 시스템(40)으로부터 공급 카트리지로의 운반을 차단할 때까지, 지속된다. 다른 실시예에서, 원격 대량 급송 시스템(40)과 연관되는 프로세서 또는 컨트롤러가, 원격 대량 급송 시스템(40)에 의한 공급 카트리지(76)의 충전을 제어하기 위해 컨트롤러(18) 대신에 또는 컨트롤러(18)에 부가하여 제공될 수 있을 것이다.

도 7을 참조하여, 공급 카트리지(76)를 포함하는 분배 헤드(14)에 대한 원격 대량 급송 시스템(40)의 작동이 도시되고 설명된다. 도시된 바와 같이, 원격 대량 급송 시스템(40)의 2개의 공급 용기(54)는, 땜납 페이스트와 같은, 점성 물질을 수용한다. 각각의 공급 용기(54)는, 공급 용기가 빈 상태에 또는 거의 빈 상태에 놓일 때를 지시하기 위한, 저 레벨 센서(94)를 구비한다. 일 실시예에서, 저 레벨 센서(94)는, 컨트롤러(18)에 대한, 또는 원격 대량 급송 시스템(40)과 연관되는 전용의 프로세서 또는 컨트롤러에 대한, 신호를 생성한다. 공급 용기들(54)은, 개별적으로, 필터에 진입하기 이전에 라인(102)을 형성하기 위해 서로 연결되는, 라인들(98, 100)에 의해 필터(96)와 유체 소통 상태에 놓인다. 핀치 밸브와 같은, 밸브(104)가, 공급 용기(54)로부터 필터(96)로의 점성 물질의 유동을 제어하기 위해 라인(98) 내에 배치된다. 유사하게, 핀치 밸브와 같은, 다른 밸브(106)가, 다른 공급 용기(54)로부터 필터(96)로의 점성 물질의 유동을 제어하기 위해 라인(100) 내에 배치된다. 필터(96)는, 공급 카트리지(76)에 공급될 점성 물질로부터 큰 입자들을 제거하도록 설계된다. 일부 실시예에서, 필터는, 요구되지 않거나 바람직하지 않을 수 있을 것이다.

일단 점성 물질이 필터(96)를 통과하면, 핀치 밸브와 같은, 다른 밸브(108)가, 공급 카트리지(76)로 운반되는 점성 물질의 양을 제어하기 위해 라인(92) 내에 제공된다. 이상에 언급된 바와 같이, 바람직한 실시예에서, 원격 대량 급송 시스템(40)의 작동은 컨트롤러(18)에 의해 제어된다. 다른 실시예에서, 원격 대량 급송 시스템(40)의 작동은, 대량 급송 시스템과 연관되는 프로세서 또는 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다. 이상에 언급된 바와 같이, 공급 카트리지가 새로운 공급 카트리지에 의해 교체될 때, 공기가, 새로운 공급 카트리지가 그 자체의 부속품 내로 나사결합되는 곳에서, 시스템 내로 도입된다. 공기가 분배 펌프(14)로 이동하도록 허용되면, 이때, 정밀한 양의 물질이 분배되지 못할 수 있기 때문에, 결함 제품이 생산될 수 있다. 이러한 문제점을 해소하기 위해, 밸브(108)와 공급 카트리지(76) 사이의 라인(92)은, 라인 내부의 공기의 존재를 검출하기 위한 거품 센서(110)를 포함할 수 있으며, 따라서 본 개시의 실시예들의 원격 대량 급송 시스템(40)이, 단지 최소의 양의 점성 물질이 폐기되는 가운데, 공기 거품을 자동으로 또는 수동으로 제거하도록 한다.

이상에 언급된 바와 같이, 그리고 도 8 내지 도 10을 참조하면, 원격 대량 급송 시스템(40)은, 공급 용기들(54) 내부에 수용되는 공기 거품(들)을 배기하도록 구성될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 원격 대량 급송 시스템(40)의 2개의 공급 용기(54)는, 땜납 페이스트와 같은, 점성 물질을 수용한다. 각각의 공급 용기(54)는, 공급 용기가 빈 상태에 또는 거의 빈 상태에 놓일 때를 지시하기 위한, 저 레벨 센서(94)를 구비한다. 일 실시예에서, 저 레벨 센서(94)는, 컨트롤러(18)에 대한, 또는 원격 대량 급송 시스템(40)과 연관되는 전용의 프로세서 또는 컨트롤러에 대한, 신호를 생성한다. 공급 용기들(54)은, 개별적으로, 필터에 진입하기 이전에 라인(102)을 형성하기 위해 서로 연결되는, 라인들(98, 100)에 의해 필터(96)와 유체 소통 상태에 놓인다. 밸브들(104, 106)이, 공급 용기들(54)로부터 필터(96)로의 점성 물질의 유동을 제어하기 위해 제공된다. 일단 점성 물질이 필터(96)를 통과하면, 점성 물질은, 공급 카트리지(76)로 운반된다. 라인(92)으로부터 공기를 제거하는 것에 대한 문제점을 해소하기 위해, 개별적인 라인들(98, 100)로부터 분가하는 라인들(112, 114)이, 제공된다. 이러한 라인들(112, 114)은, 배기 탱크(116)로 이어진다. 밸브들(118, 120)이, 개별적인 라인들(112, 114) 내에 제공된다. 이러한 배열은, 밸브들(104, 106)을 폐쇄함에 의해 그리고 밸브들(118, 120)을 개방함에 의해, 라인들(112, 114) 내부에 제공되는 공기가 배기 탱크로 운반될 수 있도록 하는 것이다. 이는, 분배 펌프(14)로의 경로를 개방하기 이전에, 단지 최소의 양의 점성 물질만이 배출되는 것을 허용할 것이다. 각각의 공급 용기(54)는, 서로에 대해 독립적으로 배기될 수 있을 것이다. 도시된 실시예에서, 점성 물질은, 분배 헤드(14)의 하우징(72)으로 직접적으로 라인(92)에 의해 운반된다.

도 9는, 단일 국부적 공급 카트리지(76)를 구비하는 분배 헤드(14)를 갖는, 도 8에 도시된 실시예와 유사한 실시예를 도시한다.

도 10은, 2개의 국부적 공급 카트리지(76)를 구비하는 분배 헤드(14)를 갖는, 도 9에 도시된 실시예와 유사한 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 4개의 밸브(80)가, 분배 헤드(14)의 하우징(72)으로의 점성 물질의 운반을 제어하기 위해 제공된다. 이러한 실시예의 목적은, 분배 헤드의 지속적인 사용을 허용하는 것이다. 시스템을 재충전하는 것이 적어도 10초가 걸리기 때문에, 분배 헤드가 10초의 중지 시간을 갖지 못하는 경우, 이때 2개의 카트리지 및 카트리지들로부터의 급송을 제어하는 밸브를 갖는 시스템이, 2개의 카트리지 사이의 전환에 필요하게 되는 시간을 약 2초까지 감소시킬 수 있다. 다른 변화는, 분배 펌프 공기 압력이 재료 위의 플런저로부터 유래하거나 또는 재료 위의 공기 또는 기체의 주머니로부터 유래할 수 있다는 것이다. 재료 위의 이러한 공기 압력은 최상의 압력 제어를 제공하지만, 플런저 접근법은, 점성 물질의 빠른 경화를 야기할 수 있는, 공기가 물질과 접촉하는 것을 항상 방지한다.

작동 도중에, 외부 대량 급송 시스템(40)의 공급 용기들(54)은, 충전될 때 펌핑이 중단되는, 국부적 공급 카트리지(들)(76)를 충전한다. 일단 국부적 공급 카트리지(들)(76)가 충전되면, 국부적 공급 카트리지(들)는, 하나 이상의 밸브에 의해 외부 대량 급송 시스템(40)에 대한 소통이 중단된다. 충전된 이후에, 국부적 공급 카트리지(들)(76)와 연관되는 밸브(80)는, 하우징(들)(72)에 연결되도록 개방된다.

본 개시의 적어도 하나의 실시예가 그에 따라 설명되었지만, 다양한 대안들, 수정들 및 개선들이 당업자에게 쉽게 일어날 것이다. 그러한 대안들, 수정들 및 개선들은, 본 개시의 범위 및 사상 이내에 속하는 것으로 의도된다. 따라서, 앞선 설명은, 단지 예시이며 그리고 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 한계는, 단지 뒤따르는 청구항들 및 이에 대한 균등물로 한정된다.

Claims

기판 상에 점성 물질을 분배하기 위한 분배기로서:
프레임;
프레임에 결합되며 그리고 기판 상에 물질을 분배하기 위해 분배 위치에서 기판을 지지하도록 구성되는, 기판 지지 조립체;
프레임에 결합되는 갠트리 시스템으로서, x-축, y-축, 및 z-축 방향으로 분배 펌프를 이동시키도록 구성되는 것인, 갠트리 시스템;
갠트리 시스템에 결합되는 분배 펌프로서, 국부적 공급 저장탱크, 분배 노즐 및, 국부적 공급 저장탱크와 분배 노즐 사이의 유체 소통을 제공하기 위한, 제1 라인을 포함하는 것인, 분배 펌프; 및
분배 펌프의 국부적 공급 저장탱크에 결합되는 원격 대량 급송 시스템으로서, 점성 물질을 수용하도록 구성되는 제1 원격 공급 용기, 원격 대량 급송 시스템과 국부적 공급 저장탱크 사이의 유체 소통을 제공하기 위한 제2 라인, 및 제2 라인 내에 배치되며 그리고 원격 공급 용기로 점성 물질을 운반하도록 그리고 원격 공급 용기로부터의 점성 물질을 차단하도록 작동할 수 있는, 제1 밸브를 포함하는 것인, 원격 대량 급송 시스템
을 포함하는 것인, 분배기.
제 1항에 있어서,
대량 급송 시스템은, 제1 라인 내에 배치되며 그리고 분배 노즐로 점성 물질을 운반하도록 그리고 분배 노즐로부터의 점성 물질을 차단하도록 작동할 수 있는, 제2 밸브를 더 포함하는 것인, 분배기.
제 2항에 있어서,
대량 급송 시스템은, 제2 원격 공급 용기, 제2 원격 공급 용기와 제2 라인 사이의 유체 소통을 제공하기 위한 제3 라인, 및 제3 라인 내에 배치되며 그리고 제2 라인으로 점성 물질을 운반하도록 그리고 제2 라인으로부터의 점성 물질을 차단하도록 작동할 수 있는, 제3 밸브를 더 포함하는 것인, 분배기.
제 2항에 있어서,
대량 급송 시스템은, 원격 공급 용기와 제1 밸브 사이에서 제2 라인과 교차하는 제4 라인 내에 배치되는 제4 밸브를 더 포함할 수 있으며, 제4 밸브는 점성 물질로부터 공기를 배기하도록 구성되는 것인, 분배기.
제 1항에 있어서,
대량 급송 시스템은, 제1 밸브와 국부적 공급 저장탱크 사이의 제2 라인 내에 배치되는 거품 센서를 더 포함하는 것인, 분배기.
제 5항에 있어서,
거품 센서는 필터에 의해 처리되는 물질 내의 공기를 검출하는 것인, 분배기.
제 1항에 있어서,
대량 급송 시스템은, 사전 결정된 양 아래의 원격 공급 용기 내부에서의 점성 물질의 레벨을 검출하기 위한 저 레벨 센서를 더 포함하는 것인, 분배기.
제 1항에 있어서,
분배 펌프의 국부적 공급 저장탱크는, 저 레벨 센서 및 고 레벨 센서를 포함하는 것인, 분배기.
제 1항에 있어서,
분배 펌프는, 제2 국부적 공급 저장탱크 및, 제2 국부적 공급 저장탱크와 분배 노즐 사이의 유체 소통을 제공하기 위한, 제3 라인을 더 포함하는 것인, 분배기.
분배기로 기판 상에 점성 물질을 분배하는 방법으로서:
분배기의 분배 헤드의 분배 노즐로부터 점성 물질을 선택적으로 분배하는 것; 및
점성 물질을 수용하도록 구성되는 분배 헤드의 국부적 공급 저장탱크로의, 점성 물질을 수용하도록 구성되는 제1 원격 공급 용기 및 제1 원격 공급 용기와 상기 국부적 공급 저장탱크 사이의 유체 소통을 제공하기 위한 제1 라인을 포함하는, 원격 대량 급송 시스템으로부터의 점성 물질의 유동을 제어하는 것
을 포함하는 것인, 기판 상에 점성 물질을 분배하는 방법.
제 10항에 있어서,
점성 물질의 유동을 제어하는 것은, 대량 급송 시스템의 제1 원격 공급 용기로부터 분배 헤드의 국부적 공급 저장탱크로의 점성 물질의 유동이, 분배 헤드가 사용되지 않을 때, 달성되도록, 국부적 공급 저장탱크로 점성 물질을 운반하도록 그리고 국부적 공급 저장탱크로부터의 점성 물질을 차단하도록, 상기 제1 라인 내의 제1 밸브를 작동시키는 것을 포함하는 것인, 기판 상에 점성 물질을 분배하는 방법.
제 11항에 있어서,
원격 대량 급송 시스템은 제2 원격 공급 용기를 더 포함하고, 방법은, 제2 원격 공급 용기와 국부적 공급 저장탱크 사이에 배치되는 제2 밸브로, 제2 원격 공급 용기로부터 국부적 공급 저장탱크로의 점성 물질의 유동을 제어하는 것을 더 포함하는 것인, 기판 상에 점성 물질을 분배하는 방법.
제 12항에 있어서,
제1 밸브 및 제2 밸브는 핀치 밸브들인 것인, 기판 상에 점성 물질을 분배하는 방법.
제 10항에 있어서,
거품 센서로 제1 밸브 이후의 라인 내의 기체 거품들을 감지하는 것을 더 포함하는 것인, 기판 상에 점성 물질을 분배하는 방법.
제 14항에 있어서,
기체 거품들이 거품 센서에 의해 제1 라인 내에서 감지될 때, 제1 라인을 배기시키는 것을 더 포함하는 것인, 기판 상에 점성 물질을 분배하는 방법.
제 10항에 있어서,
제1 원격 공급 용기에 결합되는 저 레벨 센서로 사전 결정된 양 아래의 대량 급송 시스템의 제1 원격 공급 용기 내에서의 점성 물질의 레벨을 감지하는 것을 더 포함하는 것인, 기판 상에 점성 물질을 분배하는 방법.
제 10항에 있어서,
국부적 공급 저장탱크에 결합되는 저 레벨 센서로 사전 결정된 양 아래의 국부적 공급 저장탱크 내에서의 점성 물질의 레벨을 감지하는 것을 더 포함하는 것인, 기판 상에 점성 물질을 분배하는 방법.
제 17항에 있어서,
국부적 공급 저장탱크에 결합되는 고 레벨 센서로 사전 결정된 양 위의 국부적 공급 저장탱크 내에서의 점성 물질의 레벨을 감지하는 것을 더 포함하는 것인, 기판 상에 점성 물질을 분배하는 방법.
제 10항에 있어서,
대량 급송 시스템의 제1 원격 공급 용기 내부의 점성 물질을 가압하는 것을 더 포함하는 것인, 기판 상에 점성 물질을 분배하는 방법.
제 10항에 있어서,
원격 대량 급송 시스템은, 제2 라인에 의해 제1 라인과 유체 소통 상태에 놓이는 제2 원격 공급 용기를 더 포함하며, 그리고 방법은, 제1 원격 공급 용기를 제2 원격 공급 용기로 전환한 이후에, 제2 라인을 자동으로 배기시키는 것을 더 포함하는 것인, 기판 상에 점성 물질을 분배하는 방법.